焊接工藝對KMN鋼接頭性能影響及微裂紋修復研究.pdf

1、鑒于其優(yōu)良的強韌性和焊接性，低合金高強鋼被廣泛地應用于現代工業(yè)制造的多個領域。KMN鋼是由意大利進口的一種用于制造大型風機葉輪的低合金高強鋼，碳當量較高，具有一定的冷裂傾向。KMN鋼焊接葉輪在服役過程中，焊接熱影響區(qū)易產生微裂紋，影響風機整體性能和安全性。為優(yōu)化焊接工藝，本文研究了焊接熱輸入及焊后熱處理溫度對KMN鋼鎢極氬弧焊接頭熱影響區(qū)組織性能的影響。同時，采用“熱處理-超聲振動沖擊法”和攪拌摩擦方法進行了微裂紋修復初步試驗。

2、　　研究結果表明，KMN鋼鎢極氬弧焊接熱影響區(qū)的微觀組織與性能隨焊接熱輸入的變化而變化。當焊接熱輸入為0.25kJ/mm時，熱影響區(qū)中生成一定數量的板條馬氏體，使得該區(qū)顯微硬度高達460HV，沖擊韌性為115J/cm2，優(yōu)于KMN鋼母材。隨焊接熱輸入的增加，馬氏體所占比例下降，熱影響區(qū)硬度隨之降低，同時熱影響區(qū)的沖擊韌性也逐步提高。當焊接熱輸入高于0.46kJ/mm時，馬氏體基本消失，硬度趨于穩(wěn)定，約為425HV。當焊接熱輸入為0.67

3、kJ/mm時，熱影響區(qū)中可以觀察到下貝氏體與針狀鐵素體，沖擊韌性達到最佳，為182.5J/cm2。焊接熱輸入為0.77kJ/mm時，熱影響區(qū)中上貝氏體的出現與晶粒粗化導致沖擊韌性下降。
　　對KMN鋼鎢極氬弧焊接頭進行了550℃～700℃保溫1小時回火熱處理。結果表明，隨回火溫度升高，熱影響區(qū)組織逐漸轉變?yōu)榛鼗鹚魇象w，硬度逐漸降低。在610℃以下進行回火時，熱影響區(qū)硬度下降緩慢，呈現出一定的回火抗力。在550℃、580℃回火后，熱

4、影響區(qū)的沖擊韌性下降。XRD測試結果顯示，殘余奧氏體含量變化與韌性變化一致，是造成沖擊韌性惡化的主要原因。繼續(xù)提高回火溫度，合金元素析出產生彌散強化效果，同時碳化物聚集、粗化，沖擊韌性得到改善。
　　對KMN鋼裂紋，采用“熱處理-超聲振動沖擊法”進行了初步修復試驗。對含裂紋試樣在800℃與1000℃加熱時，裂紋內部均生成含Fe氧化物，且與基體之間不能產生冶金結合。在1000℃下加熱時，裂紋區(qū)域出現脫碳現象，裂紋處的基體生成白色塊狀